JP2020059315A - Flying body with expansion device of parachute or paraglider - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置を備えた飛行体に関する。 The present invention relates to an air vehicle provided with a parachute or paraglider deployment device.
近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンと呼ばれる複数の回転翼を備えた飛行体の産業上における利用が加速しつつある。ドローンは、例えば複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行し、上昇および下降は回転翼の回転数の増減によって行い、前進および後進は回転翼の回転数の増減を介して機体を傾けることによって成し得る。このような飛行体は今後世界的に拡大することが見込まれている。 In recent years, along with the development of autonomous control technology and flight control technology, industrial use of an aircraft including a plurality of rotors called a drone is accelerating. A drone flies, for example, by simultaneously rotating a plurality of rotor blades in a well-balanced manner, ascending and descending by increasing / decreasing the rotational speed of the rotor blades, and moving forward and backward inclining the aircraft through increasing / decreasing the rotational speed of the rotor blades It can be done by Such aircraft are expected to expand worldwide in the future.
一方で、上記のような飛行体の落下事故のリスクが危険視されており、飛行体の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置としてパラシュートまたはパラグライダーの展開装置およびエアバッグ装置などが製品化されつつある。例えば、特許文献1には、バネの反発力を利用して、筒内でピストン部を動作させ、このピストン部の動作によってキャノピー(パラグライダーの布部)を開口部から外部へ射出し、開傘させるパラグライダー展開装置と、この展開装置を備えた無人航空機(飛行体)が開示されている。
On the other hand, the risk of the above-mentioned accident of dropping the flying body is regarded as dangerous, which hinders the spread of the flying body. In order to reduce the risk of such a fall accident, a parachute or paraglider deployment device, an airbag device, and the like are being commercialized as safety devices. For example, in
上記特許文献の技術においては、迅速にキャノピーを展開するため、キャノピーの射出時間をより短縮化することが望まれている。 In the technique of the above patent document, in order to deploy the canopy quickly, it is desired to further shorten the canopy injection time.
そこで、本発明は、従来よりもキャノピーなどの射出物の射出時間をより短縮化したパラシュートまたはパラグライダーの展開装置を備えた飛行体を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an air vehicle equipped with a parachute or paraglider deploying device in which the ejection time of an object such as a canopy is shortened more than in the past.
(1) 本発明の飛行体は、飛行体本体と、前記飛行体本体に設置されるパラシュートまたはパラグライダーの展開装置と、を備え、前記展開装置は、パラシュート傘部またはキャノピーと、操舵部と、前記パラシュート傘部または前記キャノピーと前記操舵部とを接続する連結部材と、前記パラシュート傘部または前記キャノピーを閉傘した状態で保持する格納部と、前記格納部内に設けられ、前記格納部から前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するための駆動力を発生する駆動源、および、前記パラシュート傘部または前記キャノピーが射出方向側に載置され前記駆動源の駆動力によって前記パラシュート傘部または前記キャノピーの射出方向に移動させられる移動部材を有した射出部と、を含み、前記駆動源は、前記パラシュート傘部または前記キャノピーと前記移動部材との質量1g当たりに付与できる駆動力が0.1N以上であり、前記射出部は、作動してから前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するまでの時間が1秒以内であることを特徴とする。なお、「作動してからパラシュート傘部またはキャノピーを射出するまでの時間」とは、駆動源の作動時(たとえば、制御部などの起動源を備えている場合、この起動源から駆動源を起動するための信号が駆動源に送信された時)から、パラシュート傘部またはキャノピー(ラインを除く)が収容器から完全に出た(射出された)状態となった時までの時間のことである。 (1) An aircraft of the present invention includes an aircraft body and a parachute or paraglider deployment device installed on the aircraft body, the deployment device including a parachute umbrella portion or canopy, and a steering portion. A connecting member that connects the parachute umbrella portion or the canopy to the steering portion, a storage portion that holds the parachute umbrella portion or the canopy in a closed state, and a storage member that is provided in the storage portion, and from the storage portion A parachute umbrella portion or a drive source that generates a driving force for ejecting the canopy, and the parachute umbrella portion or the canopy is placed on the ejection direction side, and the parachute umbrella portion or the canopy is driven by the drive force of the drive source. And an injection section having a moving member that is moved in the injection direction of the drive source, The driving force that can be applied per 1 g of the mass of the chute umbrella portion or the canopy and the moving member is 0.1 N or more, and the injection portion is the time from the actuation until the parachute umbrella portion or the canopy is ejected. Is within 1 second. It should be noted that "the time from the actuation to the ejection of the parachute umbrella or the canopy" means the actuation of the drive source (for example, when a drive source such as a control unit is provided, the drive source is activated from the drive source). It is the time from the moment when the signal to send to the drive source is sent) to the time when the parachute umbrella part or canopy (excluding the line) is completely ejected from the container (ejected). .
(2) 上記(1)の飛行体における前記射出部は、前記射出部は、作動してから前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するまでの時間が0.6秒以内であることが好ましい。 (2) It is preferable that, in the ejection unit of the aircraft of (1), the time from the activation of the ejection unit to the ejection of the parachute umbrella portion or the canopy is within 0.6 seconds.
(3) 上記(1)または(2)の飛行体における前記射出部は、前記射出部は、作動してから前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するまでの時間が0.3秒以内であることがさらに好ましい。 (3) In the projecting part of the aircraft of (1) or (2) above, the time from when the projecting part is activated until the parachute umbrella part or the canopy is projected is within 0.3 seconds. Is more preferable.
(4) 上記(1)〜(3)の飛行体における前記射出部は、前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出する射出力として利用するガスを発生可能なガス発生器、または、記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出する射出力として利用する弾性体、を備えていることが好ましい。 (4) The ejection part in the aircraft of (1) to (3) above is a gas generator capable of generating a gas used as a radiation output for ejecting the parachute umbrella part or the canopy, or the parachute umbrella part. Alternatively, it is preferable to provide an elastic body used as a radiation output for ejecting the canopy.
本発明によれば、従来よりもキャノピーなどの射出物の射出時間をより短縮化したパラシュートまたはパラグライダーの展開装置を備えた飛行体を提供できる。特に、本発明は、比較的大型のドローンなどの飛行体において、好適である。 According to the present invention, it is possible to provide an air vehicle equipped with a parachute or paraglider deploying device that shortens the ejection time of a propellant such as a canopy as compared with the related art. In particular, the present invention is suitable for an aircraft such as a relatively large drone.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係るパラシュートまたはパラグライダーの展開装置が適用される飛行体について、図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a flying vehicle to which the parachute or paraglider deploying device according to the first embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
図1は、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90が適用される飛行体の一例を示す図である。図1に示すように、飛行体100は、機体1と、機体1に結合され、当該機体1を推進させる1つ以上の推進機構(例えばプロペラ等)2と、機体1の下部に設けられた複数の脚部3と、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90と、を備えている。パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90は、機体1上に設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a flying body to which a parachute or
なお、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90の一例を示す図2においては、パラシュートを展開させる展開装置を一例に挙げて説明する。
In FIG. 2, which shows an example of a parachute or
図2に示すように、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90は、アクチュエータ88とパラシュートまたはパラグライダー86とを備えている。アクチュエータ88は、点火薬(図示略)を収容するカップ状のケース85を有するガス発生器84と、凹部(凹状部材)82および当該凹部82と一体的に形成されたピストンヘッド83(発射台)を有するピストン81(移動部材)と、ピストン81を収容し当該ピストン81の推進方向を規制する有底筒状のハウジング80(格納部)とを備えている。パラシュートまたはパラグライダー86は、ピストンヘッド83上に配置された状態で飛行体100または飛行体100に付設された装置に紐状部材などの連結部材(図示せず)によって連結されかつ収納されている。
As shown in FIG. 2, the parachute or
また、図2に示したように、ハウジング80の内壁とピストンヘッド83の外周部との間には、隙間(クリアランス)である連通部51が形成されている。ピストン81が移動する(図2の矢印方向に射出される)場合には、ハウジング80の内壁とピストンヘッド83との間の空間Sが負圧になるが、空間Sに連通部51から空気が流入するので、このときの負圧を低減し、ピストン81の移動をスムーズにすることができる。
Further, as shown in FIG. 2, a
ガス発生器84は、凹部82内に設けられている。ガス発生器84の先端部には、ガス噴出口が設けられており、電気信号による点火により、凹部82内においてピストン81を図2の矢印方向に射出する推進力となるガスを発生させることができる。また、凹部82とガス発生器84の外壁部との間には、O−リングなどのシール部材89が設けられており、作動時においてガス漏れが発生しないようになっている。
The
このような構成において、ピストン81の推進によりパラシュートまたはパラグライダー86を直接押し出して展開させることができる。なお、ハウジング80の開口端部は初期状態で蓋87により閉じられており、パラシュートまたはパラグライダー86の押し出しにより上記開口端部から外れるようになっている。
In such a structure, the parachute or
また、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90は、飛行体の異常を検出する加速度センサ等を含む異常検出装置40(図2では図示略)を備えている。
Further, the parachute or
このような構成において、異常検出装置40によって異常が検出された際に、ガス発生器84の点火動作に基づき発生されたガス圧によってピストン81を推進させる。これにより、ピストン81の推進力によってパラシュートまたはパラグライダー86を直接押し出して展開させることができる。
In such a configuration, when the
ここで、異常検出装置40の機能的構成について説明する。異常検出装置40は、図3に示すように、センサ(検知部)11と、記憶部12と、制御部(CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータ)20と、を備えており、展開装置90のガス発生器84内の点火器(図示せず)と電気的に接続されている。
Here, the functional configuration of the
センサ11は、飛行体100の位置を検出し、飛行体100の位置情報(高度の情報を含む)を生成し、記憶部12に送信するものである。具体的には、センサ11は、たとえば、GPS(全地球測位システム)、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、超音波センサなどから1以上選択されてなるセンサであり、飛行体100の速度、加速度、傾き、高度、位置、方角、近傍の物体の有無など、飛行体100の飛行状態のデータおよび外部環境のデータなどを取得することができる。
The
記憶部12は、所定の領域において実在する地形および建物などの位置情報(地形および建物などの形状および高度(高さ)の情報を含む)に基づいて予め作成された3Dマップデータ12aを記憶している。また、記憶部12は、センサ11から送信された飛行体100の位置情報を記憶する。なお、3Dマップデータは、一定時間ごとまたは一定距離移動したごとに、飛行体100の現在位置から所定範囲内のみ受信して、適宜更新してもよい。これにより、記憶部12の記憶容量を比較的少なくできるので、記憶部12を軽量化できる。
The
制御部20は、機能的構成として、異常検知部21と、予測部22と、作動タイミング部23と、通知部24と、を備えている。これらの異常検知部21、予測部22、作動タイミング部23、および通知部24は、制御部20が所定のプログラムを実行することで機能的に実現されるものである。
The
異常検知部21は、センサ11の異常状態を検知するだけでなく、飛行体100の飛行状態(飛行中に落下、衝突などの異常状態となっていないか)を検知するものである。つまり、異常検知部21は、飛行体100が動作異常となっているか否か(正常に動作可能であるか否か)を検知する。
The
予測部22は、飛行体100の飛行中に異常検知部21が動作異常を検知した際、記憶部12から読み出した3Dマップデータ12aにおける地形および建物の位置情報と、センサ11によって得た飛行体100の位置情報並びに移動方向および速度の情報に基づいて、衝突または着地までの距離、もしくは、衝突または着地までの時間を予測(演算)し、地形および建物と飛行体100との衝突タイミング、または、飛行体100の陸地への着地タイミングを予測(演算)するものである。なお、予測部22は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した後、作動タイミング部23に予測タイミング信号を送信する。
When the
また、予測部22は、3Dマップデータにおける高度の情報と、センサ11で得られる高度の情報とについて比較して、ゼロ点補正し、初期状態でデータのずれがないようにする。
In addition, the
作動タイミング部23は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラシュートまたはパラグライダー86が展開するように、パラシュートまたはパラグライダー86の作動タイミング(展開タイミング)を制御する。すなわち、予測部22から予測タイミング信号を受信した後から所定時間後に、展開装置90のガス発生器84内の点火器に作動信号を送信する。ここで、「所定時間後」とは、たとえば、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの直前のこと(たとえば、10秒前などのことで適宜設定変更可能)である。
The
なお、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングに時間が近づいた場合、作動タイミング部23は、センサ11から得た障害物、人などまたは陸地面との実際の距離の情報に基づいて、飛行体100と、上記障害物、人などまたは陸地面との衝突までの距離(以下、衝突距離)が、所定距離内になっているかどうかを判定するものであってもよい。ここで、作動タイミング部23は、衝突距離が所定距離内になっていると判定した場合、展開装置90のガス発生器84内の点火器に作動信号を送信する。なお、「所定距離内」とは、たとえば、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングに該当する位置までの距離のこと(たとえば、上記衝突距離が20m(好ましくは3m〜10m程度)になった場合のことで、適宜設定変更可能)である。ここで、センサ11として、超音波センサを用いた場合、「所定距離内」は6m以内として設定することが可能である。
When a time approaches the collision timing or the landing timing, the
通知部24は、異常検知部21により異常が検知された場合、異常が検知された旨の通知を管理者などに対して行うものである。
When the
ガス発生器84は、図示しないが、小型軽量のものであり、ガス発生剤が充填されたカップ体と、ガス発生剤を着火させるための点火器と、点火器を保持するホルダとを備えるものである。また、ガス発生器84は、たとえば、マイクロガスジェネレータなどが挙げられるが、0.1MPa(1atm)以上の圧力のガスを発生させることができるのであれば、どのような装置であってもよい。また、ガス発生剤は、点火器が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤(火薬または推進薬)である。
Although not shown, the
なお、一般的にガス発生器は、非火薬式と火薬式とに大別できる。非火薬式の主流は、二酸化炭素または窒素等のガスを封入したガスボンベに、針等の鋭利部材と圧縮したバネとを連結して、バネ力を利用して鋭利部材を飛ばし、ボンベを封止している封板に衝突させてガスを放出させるものである。このとき、バネの圧縮力を解放するために、サーボモータ等の駆動源が通常使用される。次に、火薬式の場合であるが、点火器単体でもよいし、点火器とガス発生剤とを備えたものでもよい。また、火薬の力で小型のガスボンベにおける封板を開裂させ、内部のガスを外部へと排出するハイブリッド型、ストアード型のガス発生器を使用してもよい。この場合、ガスボンベ内の加圧ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素などの不燃性のガスから少なくとも一つ以上から選ばれる。また、加圧ガスが放出される際、確実に膨張させるために火薬式の発熱体をガス発生器に備えていてもよい。さらにガス発生器には、必要に応じてフィルタまたは/およびガス流量を調整するオリフィスを備えてもよい。 In general, gas generators can be roughly classified into non-explosive type and explosive type. The non-explosive type mainstream is to connect a sharpened member such as a needle and a compressed spring to a gas cylinder filled with gas such as carbon dioxide or nitrogen, and use the spring force to fly the sharpened member and seal the cylinder. The gas is released by colliding with the sealing plate that is operating. At this time, a drive source such as a servo motor is usually used to release the compression force of the spring. Next, in the case of the explosive type, the igniter alone may be used, or the igniter and the gas generating agent may be provided. Alternatively, a hybrid-type or stored-type gas generator may be used in which the sealing plate of a small-sized gas cylinder is cleaved by the force of the explosive to discharge the internal gas to the outside. In this case, the pressurized gas in the gas cylinder is selected from at least one noncombustible gas such as argon, helium, nitrogen and carbon dioxide. Further, the gas generator may be provided with an explosive-type heating element in order to surely expand the pressurized gas when it is released. Further, the gas generator may be provided with a filter or / and an orifice for adjusting the gas flow rate as required.
上記ガス発生剤としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤が形成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等又はこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、5−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダ、又は、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。また、ニトロセルロースを主成分としたシングルベース火薬、ダブルベース火薬、トリプルベース火薬を用いてもよい。 As the gas generating agent, a non-azide type gas generating agent is preferably used, and the gas generating agent is generally formed as a molded body containing a fuel, an oxidizing agent and an additive. As the fuel, for example, a triazole derivative, a tetrazole derivative, a guanidine derivative, an azodicarbonamide derivative, a hydrazine derivative, or the like, or a combination thereof is used. Specifically, for example, nitroguanidine, guanidine nitrate, cyanoguanidine, 5-aminotetrazole and the like are preferably used. Examples of the oxidizing agent include basic nitrates such as basic copper nitrate, ammonium perchlorate, perchlorates such as potassium perchlorate, and alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and ammonia. A nitrate containing a cation is used. As the nitrate, for example, sodium nitrate, potassium nitrate and the like are preferably used. Further, examples of the additive include a binder, a slag forming agent, a combustion modifier, and the like. As the binder, for example, a metal salt of carboxymethyl cellulose, an organic binder such as stearate, or an inorganic binder such as synthetic hydroxytalcite and acid clay can be preferably used. As the slag forming agent, silicon nitride, silica, acid clay and the like can be preferably used. Further, as the combustion modifier, metal oxide, ferrosilicon, activated carbon, graphite and the like can be preferably used. Further, single base explosive, double base explosive and triple base explosive containing nitrocellulose as a main component may be used.
また、ガス発生剤の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状(たとえば単孔筒形状又は多孔筒形状等)の成形体も利用される。また、ガス発生剤の形状の他にもガス発生剤の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズおよび充填量を適宜選択することが好ましい。 Further, the shape of the molded body of the gas generating agent includes various shapes such as a granular shape such as a granular shape, a pellet shape and a cylindrical shape, and a disk shape. In addition, as the columnar one, a perforated molded body having a through hole inside the molded body (for example, a single-hole cylindrical shape or a perforated cylindrical shape) is also used. Further, in addition to the shape of the gas generating agent, it is preferable to appropriately select the size and the filling amount of the molded body in consideration of the linear burning rate of the gas generating agent, the pressure index and the like.
上述のような構成を備えた展開装置90は、パラシュートまたはパラグライダー86の射出方向(図2の矢印方向)に、パラシュートまたはパラグライダー86にガス発生器84によるガス圧を利用して得た所定の射出力を伝達することができるようになっている。なお、この射出力は、たとえば、パラシュートまたはパラグライダー86の重さ(質量)が1kg〜2kg程度の場合、100N以上の射出力となるように調整される。また、展開装置90が作動してから、パラシュートまたはパラグライダー86がハウジング80から射出されるまでの時間は、1s以内である。
The deploying
また、パラシュートまたはパラグライダー86の重さ(質量)が2kg超となると、上記射出力は1000N以上であることが好ましい。このとき、展開装置90が作動してから、パラシュートまたはパラグライダー86がハウジング80から射出されるまでの時間は、0.6s以内となる。
Further, when the weight (mass) of the parachute or
また、パラシュートまたはパラグライダー86の射出速度を高めるために、あるいは、パラシュートまたはパラグライダー86の大きさおよび重さに合わせて、上記射出力を10kN以上に設定してもよい。このとき、展開装置90が作動してから、パラシュートまたはパラグライダー86がハウジング80から射出されるまでの時間は、0.3s以内となる。
In addition, in order to increase the ejection speed of the parachute or
続いて、本実施形態の異常検出装置40の動作について説明する。
Then, operation | movement of the
最初に異常検知部21によるセンサ11の異常検査が行われる。具体的には、飛行体の加速度を計測する加速度センサなどが、異常検知部21によって正常に動作するかどうかの検査が実施される。
First, the abnormality detection of the
上記検査の結果、異常ありと判定した場合、異常検知部21は管理者などに対してエラー通知を行って、終了する。一方、上記検査の結果、センサ11について異常なしと判定した場合、予測部22は、センサ11で実測された各データおよび3Dマップデータ12aを読み込む。
When it is determined that there is an abnormality as a result of the above inspection, the
そして、異常検知部21は、飛行体100の飛行中の異常状態が検知された場合、予測部に異常信号を送信する。この異常信号を受信した予測部22は、記憶部12から読み込んだ3Dマップデータ12aにおける地形および建物の位置情報と、センサ11によって得た飛行体100の位置情報とに基づいて、地形および建物と飛行体100との衝突タイミング、または、飛行体100の陸地への着地タイミングを予測する。
Then, when the abnormal state of the flying
次に、予測部22は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した場合、予測タイミング信号を作動タイミング部に送信する。この予測タイミング信号を受信した作動タイミング部23は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラシュートまたはパラグライダー86が展開するように、パラシュートまたはパラグライダー86の作動タイミング(展開タイミング)を制御する。すなわち、作動タイミング部23は、予測部22からタイミング信号を受信した後から所定時間後に、展開装置90のガス発生器84内の点火器に作動信号を送信する。
Next, when predicting the collision timing or the landing timing, the
そして、作動信号を受信したパラシュートまたはパラグライダーの展開装置90は起動し、所定の射出力でパラシュートまたはパラグライダー86を射出して展開させ、終了する。このとき、展開装置90が取り付けられた飛行体100は、衝撃を緩衝された状態で、障害物などに衝突するか、または、陸地へ着地する。
Then, the
本実施形態によれば、バネを用いる場合よりも射出部を含む展開装置90を小型化およびコンパクト化できる。したがって、バネを使用せずとも、パラシュートまたはパラグライダー86を容易に射出できるとともに、バネを使用する場合よりも軽量化が容易なパラシュートまたはパラグライダー86の展開装置90を備えた飛行体100を提供できる。また、本実施形態によれば、飛行体が大型化して、より大きな射出力が必要になっても、ガス発生器を用いるので、それほど展開装置90を重くすることなく、十分な射出力を得ることができる。特に、火薬式のガス発生器を用いた場合、展開装置90が重くなってしまうことを抑制できる。
According to the present embodiment, the deploying
また、衝突タイミングまたは着地タイミングを予測して、衝突タイミングまたは着地タイミングの直前に、精度よくパラシュートまたはパラグライダーの展開装置90を作動させることができる。たとえば、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90が取り付けられた飛行体100が、目的の場所の近傍にたどり着いたことを予測して、目的の場所の近傍においてパラシュートまたはパラグライダーの展開装置90を作動させることができる。したがって、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置90は、従来よりも、飛行体100に取り付ける装置が少ないにもかかわらず、有事に至るまで効率よく作動することができる。これによって、落下時において、適切なタイミングで障害物および搭載物、特に歩行者を保護することができる。
Further, it is possible to predict the collision timing or the landing timing, and immediately before the collision timing or the landing timing, operate the
また、本実施形態によれば、3Dマップデータにおける地形および建物の位置情報と、現在の飛行体の位置情報並びに移動方向および速度の情報から、飛行体100の衝突または着地までの距離、もしくは、衝突または着地までの時間を精度よく予測(演算)できる。その結果として、この予測がされるまで、作動タイミング部23は作動しない。すなわち、適切なタイミングが予測された際に、展開装置90を適切なタイミングで起動することができる。
Further, according to the present embodiment, the distance to the collision or landing of the
また、電気信号により作動し、ガスを発生するガス発生器84をパラシュートまたはパラグライダーの展開のための作動部として用いているので、作動タイミングを容易に制御できる。特に、ガス発生器84は、火薬式のガス発生器であるため、ピストン81を移動させる推進力を瞬時に得ることができる。
Further, since the
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係るパラグライダー(衝撃緩衝部の一例)の展開装置(衝撃緩衝装置の一例)が適用される飛行体について、図面を参照しながら説明する。なお、第1実施形態と下二桁が同じ符号のものは、特に示すことがない限り、同じ部位であるので、説明を省略することがある。
(Second embodiment)
Hereinafter, a flying body to which a deployment device (an example of an impact buffer) of a paraglider (an example of an impact buffer) according to the second embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. It should be noted that components having the same last two digits as those in the first embodiment are the same parts unless otherwise specified, and thus description thereof may be omitted.
図4に示したように、飛行体200は、機体101と、機体101に結合され、当該機体101を推進させる1つ以上の推進機構(例えばプロペラ等)102と、機体101の下部に設けられた複数の脚部103と、パラグライダーの展開装置190と、を備えている。
As shown in FIG. 4, the
パラグライダーの展開装置190は、ほぼ第1実施形態の展開装置90と同様であるが、図4および図5に示したように、主に、パラグライダー186と、ブレークコード131(連結部材)と、ブレークコード引張装置132と、を備えている点で異なっている。なお、通常時(展開前)のパラグライダーの展開装置190のパラグライダー186とブレークコード131とは、円筒状のハウジング180内において折り畳まれて収納されており、緊急時において飛行体200の制御部120から所定の信号を受信したガス発生器184(図5参照)の起動によりハウジング180内から外部に射出された後、図4に示したように展開され、使用されるものである。
The
図4において、パラグライダー186は、空気をはらむことにより全体で翼型を成すキャノピー186aと、キャノピー186aから下方に向かって延びて飛行体200に連結される複数の吊下索186bとを備えている。
In FIG. 4, the
キャノピー186aは、図4に示したように、パラグライダー186を前方から見た場合、飛行体200の上方で左右方向に略円弧形状に広がるように形成されている。また、吊下索186bは、4本ずつ左右対称となるように、キャノピー186aから飛行体200へと延設されている。
As shown in FIG. 4, the
左右一対のブレークコード131は、飛行体200の操縦を行うものであり、一端部がキャノピー186aの後端縁部分に4本ずつ対称的に途中から枝分かれして設けられ、他端部の1本ずつが後述する各ブレークコード引張装置132に接続されている。また、ブレークコード引張装置132は、左右のブレークコード131に対応するように、一対設けられている。
The pair of left and
なお、緊急時にパラグライダーの展開装置190が展開した飛行体200では、左右のブレークコード131の操作により、キャノピー186aを変形させて受ける風圧抵抗を変えることで、旋回、上昇、または下降の操縦が行われるようになっている。例えば、飛行体200を右旋回させる場合は、右側のブレークコード131を引いてキャノピー186a右側部の抵抗を増大させることにより、キャノピー186a右側速度を減速させて方向転換を行うようになる。また、飛行体200を着陸させる場合は、左右のブレークコード131を引いてキャノピー186a全体の抵抗を増大させることにより、下降速度を減速させて着陸を行うようになる。なお、ブレークコード131の引張操作とは、ブレークコード引張装置132が、作動タイミング部123からブレークコード引張装置132に係る作動信号を受信した場合に、モータおよびリールなどを用いて、ブレークコード131を引っ張ったり、巻き取ったりする操作のことである。
In an
続いて、本実施形態の異常検出装置140の動作について説明する。本実施形態の異常検出装置140の動作は、第1実施形態の異常検出装置40とほぼ同様の動作をするが、以下の点で異なっている。
Next, the operation of the
異常検知部121から異常信号を受信した予測部122が、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した場合、予測タイミング信号を作動タイミング部に送信する。この予測タイミング信号を受信した作動タイミング部123は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラグライダー186が展開するように、パラグライダー186の作動タイミング(展開タイミング)を制御するだけでなく、ブレークコード引張装置132の作動タイミングを制御する。すなわち、作動タイミング部123は、予測部122からタイミング信号を受信した後から所定時間後に、ブレークコード引張装置132のモータに作動信号を送信する。作動信号を受信したブレークコード引張装置132は、リールでブレークコード131を巻き取るなどの操作を行う。これにより、着陸の直前において、展開したパラグライダー186のキャノピー186a全体の風圧抵抗を増大させることによって、飛行体200の下降速度を減速させて着陸を行う。
When the
本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏するだけでなく、さらに飛行体200の落下速度を抑えるタイミングを制御することができる。たとえば、飛行体200の衝突直前または着地直前のタイミングに合わせて、飛行体200の落下速度を抑えることができる。特に、建物または地面まで近いところで各装置を作動させた場合において、3Dマップデータにない木々、自動車などの障害物、人などの動物、との衝突があってもその衝突をさらに緩衝することができる。
According to the present embodiment, not only the same effect as the first embodiment can be obtained, but also the timing for suppressing the falling speed of the flying
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configurations are not limited to these embodiments. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of the claims, and further includes meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
また、上記実施形態などでは、異常検知部、予測部、作動タイミング部、および通知部をソフトウェアにより機能的に実現することとしたが、これに限定されるものではなく、ハードウェアにより構成してもよい。 Further, in the above-described embodiments and the like, the abnormality detection unit, the prediction unit, the operation timing unit, and the notification unit are functionally realized by software, but the invention is not limited to this, and is configured by hardware. Good.
また、上記ガス発生器においては主に火薬式のものを示したが、上述のボンベ式など他の様式のガス発生器を用いてもよい。 Further, although the explosive type gas generator has been mainly shown as the gas generator, other types of gas generators such as the cylinder type may be used.
また、上記ガス発生器の代わりに射出力を発生させる上記展開装置の駆動源として、バネまたはゴムなどの弾性体を用いてもよい。このときの弾性体は、上記ガス発生器と同様の射出力を発生させることができるものが選択される。たとえば、株式会社ミスミグループ本社製のばね(型番:F7414)などを適宜調整して使用することができる。 Further, an elastic body such as a spring or rubber may be used as a drive source of the expansion device that generates a radiation output instead of the gas generator. The elastic body at this time is selected to be one capable of generating a radiation output similar to that of the gas generator. For example, a spring (model number: F7414) manufactured by MISUMI Group Inc. can be appropriately adjusted and used.
また、上記第2実施形態においては、ブレークコード引張装置132がハウジング180の内部に設けられているが、この代わりに、たとえば、ブレークコード引張装置132は、ハウジング180の外壁に設けられてもよいし、推進機構102にブレークコード131が引っかからないようにした上で機体101に設けられてもよい。
Further, in the second embodiment, the break
また、上記各実施形態においては、3Dマップデータを用いて衝突タイミングまたは着地タイミングを予測する機能を有した飛行体であるが、これに限られない。たとえば、上記各実施形態の飛行体の代わりに、上記予測する機能が付いていない、操作者が自身の目で確認しながら操縦する飛行体に、上記各実施形態における射出部を適用してもよい。 Further, in each of the above embodiments, the aircraft has a function of predicting the collision timing or the landing timing using the 3D map data, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the aircraft of each of the above embodiments, even if the injection unit in each of the above embodiments is applied to an aircraft that does not have the predicting function and is operated by an operator while checking with his / her own eyes. Good.
(実施例)
上記第1実施形態における展開装置90と同構成の展開装置を作成し、パラシュートの射出が完了する時間(パラシュートがハウジングを出るまでの時間(以下、射出完了時間))と、ガス発生器の最大射出力との関係を調査した。なお、本実施例に係る展開装置において、パラシュート(ラインを含む)を射出する場合、ガス発生器は、パラシュートとピストンとを押し上げるための射出力が必要である。この点を考慮しつつ、パラシュートの射出完了時間と、ガス発生器の最大射出力との関係を調査した。
(Example)
A deploying device having the same configuration as the deploying
本実施例において、パラシュート(X−dream Fly製、商品名:X triangle 125)の重さ(質量)は、射出装置との連結部材(ライン)を合わせて(1450g)、ピストン(ストローク60mm、ピストン径11mm)の重さ(質量)は47g、であった。ガス発生器には、薬量が420mgの過塩素酸塩を含む火薬を用いた。
In the present embodiment, the weight (mass) of the parachute (manufactured by X-dream Fly, trade name: X triangle 125) is determined by combining the connecting member (line) with the injection device (1450 g) and the piston (stroke 60 mm, piston). The weight (mass) of the
まず、上述のような構成の展開装置を作動させて、上記パラシュートの射出完了時間yと、上記ガス発生器の最大射出力の逆数をxとの関係を調査したところ、y=353.75x+0.0233の関係式(1)の状態にあることがわかった。 First, when the deployment device having the above-described configuration was operated to investigate the relationship between the injection completion time y of the parachute and the reciprocal of the maximum emission output of the gas generator, x, y = 353.75x + 0. It was found to be in the state of the relational expression (1) of 0233.
したがって、上記パラシュートについて1秒以内に射出を完了させるのに必要なガス発生器の射出力(1/x)は、上記関係式にy=1を代入して求めることができる。すなわち、上記パラシュートについて1秒以内に射出を完了させるのに必要なガス発生器の射出力(1/x)は、約344Nであることがわかる。 Therefore, the emission output (1 / x) of the gas generator required to complete the injection of the parachute within 1 second can be obtained by substituting y = 1 into the above relational expression. That is, it can be seen that the emission output (1 / x) of the gas generator required to complete the injection within 1 second for the parachute is about 344N.
また、上記パラシュートについて0.6秒以内に射出を完了させるには、上記と同様、上記関係式(1)から、約613Nであることがわかる。 Further, in order to complete the injection of the parachute within 0.6 seconds, it can be seen from the above relational expression (1) that it is about 613 N, as in the above case.
また、上記パラシュートについて0.3秒以内に射出を完了させるには、上記と同様、上記関係式から、約1278Nであることがわかる。 Further, in order to complete the injection of the parachute within 0.3 seconds, it can be seen from the above relational expression that it is about 1278 N, as in the above case.
したがって、上記関係式(1)を用いて、上記パラシュートについて射出を完了させたい時間に合わせたガス発生器の出力を適宜選択すればよいことがわかった。これにより、確実に、従来よりもキャノピーなどの射出物の射出時間をより短縮化したパラシュートまたはパラグライダーの展開装置を備えた飛行体を得ることができることが判明した。 Therefore, it has been found that the relational expression (1) is used to appropriately select the output of the gas generator in accordance with the time at which the injection of the parachute is desired to be completed. As a result, it has been proved that it is possible to surely obtain an air vehicle equipped with a parachute or paraglider deploying device in which the ejection time of a projectile such as a canopy is shortened more than ever before.
なお、上記実施例においては、駆動源をガス発生器とした場合の射出力を調査したが、各ガス発生器と同じ射出力を有した他の駆動源(ばね、ゴムなどの弾性体)を適宜用いてもよい。 In addition, in the above-mentioned embodiment, the emission power was investigated when the drive source was a gas generator, but other drive sources (springs, elastic bodies such as rubber) having the same emission output as each gas generator were used. You may use it suitably.
1、101 機体
2、102 推進機構
3、203 脚部
20、120 制御部
21、121 異常検知部
22、122 予測部
23、123 作動タイミング部
24、124 通知部
80、180 ハウジング
81 ピストン
82 凹部
83 ピストンヘッド
84 ガス発生器
85 ケース
86 パラシュートまたはパラグライダー
87 蓋
88 アクチュエータ
89 シール部材
90、190 パラシュートまたはパラグライダーの展開装置
100、200 飛行体
131 ブレークコード
132 ブレークコード引張装置
186 パラグライダー
186a キャノピー
186b 吊下索
1, 101
Claims (4)
前記飛行体本体に設置されるパラシュートまたはパラグライダーの展開装置と、を備え、
前記展開装置は、
パラシュート傘部またはキャノピーと、
操舵部と、
前記パラシュート傘部または前記キャノピーと前記操舵部とを接続する連結部材と、
前記パラシュート傘部または前記キャノピーを閉傘した状態で保持する格納部と、
前記格納部内に設けられ、前記格納部から前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するための駆動力を発生する駆動源、および、前記パラシュート傘部または前記キャノピーが射出方向側に載置され前記駆動源の駆動力によって前記パラシュート傘部または前記キャノピーの射出方向に移動させられる移動部材を有した射出部と、を含み、
前記駆動源は、前記パラシュート傘部または前記キャノピーと前記移動部材との質量1g当たりに付与できる駆動力が0.1N以上であり、
前記射出部は、作動してから前記パラシュート傘部または前記キャノピーを射出するまでの時間が1秒以内であることを特徴とする飛行体。 With the flying body,
And a parachute or paraglider deployment device installed on the aircraft body,
The deployment device is
Parachute umbrella or canopy,
Steering section,
A connecting member that connects the parachute umbrella portion or the canopy and the steering portion,
A storage part for holding the parachute umbrella part or the canopy in a closed state,
A drive source that is provided in the storage unit and that generates a driving force for ejecting the parachute umbrella portion or the canopy from the storage portion, and the parachute umbrella portion or the canopy is placed on the ejection direction side and the drive is performed. An injection unit having a moving member that is moved in the emission direction of the parachute umbrella portion or the canopy by a driving force of a source,
The driving source has a driving force of 0.1 N or more per 1 g of mass of the parachute umbrella portion or the canopy and the moving member,
The aircraft according to claim 1, wherein the ejecting unit has a time of 1 second or less from the actuation to ejecting the parachute umbrella portion or the canopy.
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- 2018-10-05 JP JP2018189992A patent/JP2020059315A/en active Pending
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